0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

全固态锂电池中锂枝晶的生长及抑制机理的研究分析

牵手一起梦 来源:合肥物质科学研究院 作者:佚名 2020-04-26 14:16 次阅读

近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所内耗与固体缺陷研究室研究员方前锋课题组通过设计非对称结构固态电池,研究了锂离子在固态电池中的沉积及传输规律,为探究全固态锂电池中锂枝晶的生长及抑制机理提供了重要参考。相关研究成果以Intragranular growth and evenly distribution mechanism of Li metal in Li7La3Zr2O12 electrolyte 为题发表在Journal of power sources上。

锂离子电池能量密度高、稳定性强、循环寿命长,作为一种商业化的高效储能器件得到了广泛应用。然而,由于商用锂离子电池中使用易燃的有机电解液,当电池处于高温、短路、过充或者物理损伤等状态时,极易引发火灾甚至爆炸。所以使用不可燃的无机固态电解质代替液态电解液,是解决锂电池安全性问题最为有效的方法之一。然而,由于锂离子在负极沉积过程中,会自发形成树枝状的锂枝晶,其尖锐结构容易刺破隔膜,导致电池短路,造成安全隐患。因此,采用无机固态电解质取代液态有机电解液,并有效抑制充放电过程中锂枝晶的生长,可较好地解决锂离子电池的安全问题,而正确认识锂离子在固态电池中的沉积及传输过程,对于抑制锂枝晶生长,防止电池短路至关重要。

为此,科研人员通过将电解质两侧金属锂电极设计成互为垂直结构,构筑了非对称结构的固态电池(图1a),通过观察锂在电解质表面沉积状态来推断锂离子在电解质内部的传输过程。同时,在电解质表层中心区域溅射Au原子层,通过与未溅射Au原子层区域相比较,获取Au原子层对锂离子沉积的影响规律。研究结果表明,电解质表层的电子分布状态会直接影响电解质内锂离子的传输路径(图1b),使得来自电解质上表层的锂离子在电解质内呈发散状传输。进一步分析发现,在未溅射Au溅射区,锂离子沉积呈现为无规则区域富集分布状态(图1a中蓝框内左侧区域),将诱导锂枝晶生长进而诱发短路现象发生。而在溅射有Au原子层区域,锂离子沉积呈现为均匀球形颗粒分布状态(图1a中红框区域及蓝框内右侧区域),有效抑制了由于锂枝晶的生长带来的锂离子电池的安全隐患。该工作的开展为全固态电池界面性能优化及安全性能提升提供了理论与实验基础。

该项研究工作得到国家自然科学基金和安徽省自然科学基金的支持。

图1:(a)锂离子在固态电解质表面不同区域沉积形貌;(b)锂离子传输及沉积示意图。

责任编辑:gt

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 锂电池
    +关注

    关注

    254

    文章

    7557

    浏览量

    162930
  • 电池
    +关注

    关注

    82

    文章

    9728

    浏览量

    123116
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    三菱综合材料成功开发一种全固态锂电池材料的制造新技术

    三菱综合材料株式会社成功开发出了一种,能够实现全固态锂电池材料之一的硫化物固态电解质量产化的新制造技术。
    的头像 发表于 02-27 14:52 426次阅读
    三菱综合材料成功开发一种<b class='flag-5'>全固态</b><b class='flag-5'>锂电池</b>材料的制造新技术

    锂电池单体、锂电池组和锂电池包的区别

    的概念:锂电池单体、锂电池组和锂电池包。本文将详细介绍锂电池单体、锂电池组和锂电池包的区别,以帮
    的头像 发表于 01-11 14:09 650次阅读

    全固态电池到底有哪些闪光点?

    全固态电池到底有哪些闪光点? 全固态电池是一种新型的电池技术,相比传统液态电池,具有许多闪光点。
    的头像 发表于 01-09 17:09 279次阅读

    储能锂电池与电动车锂电池能替换使用吗?

    储能锂电池与电动车锂电池能替换使用吗? 近年来,随着全球对清洁能源的需求不断增加,储能技术及其应用成为了研究的热点。储能锂电池和电动车锂电池
    的头像 发表于 01-09 16:09 565次阅读

    固态电池/锂电池最新进展!

    固态锂电池(SSLB)由于比液态电解质锂离子电池具有更高的能量密度和更高的安全性,近年来备受研究人员关注。
    的头像 发表于 12-28 09:08 651次阅读
    <b class='flag-5'>固态</b><b class='flag-5'>电池</b>/<b class='flag-5'>锂电池</b>最新进展!

    三元锂电池和磷酸铁锂电池哪个好?

    三元锂电池和磷酸铁锂电池哪个好? 三元锂电池和磷酸铁锂电池是目前较为常见的两种锂电池。这两种电池
    的头像 发表于 12-11 11:33 4308次阅读

    磷酸铁锂电池和三元锂电池的差异点分析

    磷酸铁锂电池和三元锂电池的差异点分析  磷酸铁锂电池和三元锂电池是现代锂离子电池中两种常见的类型
    的头像 发表于 12-08 15:55 1379次阅读

    钴酸锂电池和三元锂电池对比 钴酸锂电池和三元锂电池哪个好?

    钴酸锂电池和三元锂电池对比 钴酸锂电池和三元锂电池哪个好? 钴酸锂电池和三元锂电池是目前市面上常
    的头像 发表于 11-21 16:05 2621次阅读

    哪种电池最安全?固态锂电池是否比普通锂电池更安全,为什么?

    哪种电池最安全?固态锂电池是否比普通锂电池更安全,为什么? 在讨论哪种电池最安全之前,我们需要了解电池
    的头像 发表于 11-10 14:46 528次阅读

    固态电池中力学的关键作用综述

    最近的研究为我们提供了对固态锂电池(SSB)各组分应变起源和应力释放机制的洞察。
    发表于 10-07 15:51 304次阅读
    <b class='flag-5'>固态</b><b class='flag-5'>电池中</b>力学的关键作用综述

    固态锂电池原位聚合方法的研究进展

    液态电解质的泄漏和易燃易爆等安全问题影响着锂电池的应用场景。引入固态电解质如聚合物电解质可以改善此类问题,促进锂金属电池的实际应用。
    发表于 09-19 11:35 998次阅读
    <b class='flag-5'>固态</b><b class='flag-5'>锂电池</b>原位聚合方法的<b class='flag-5'>研究</b>进展

    固态电池的挑战,不仅在固态电解质,还有电极方面!

    全固态锂电池(ASSLB)的开发过程中,固态电解质的应用取得了进展;然而,固态电极在兼容性和稳定性方面仍然存在挑战。这些问题导致电池容量低
    发表于 08-09 09:38 1187次阅读
    <b class='flag-5'>固态</b><b class='flag-5'>电池</b>的挑战,不仅在<b class='flag-5'>固态</b>电解质,还有电极方面!

    电池锂电池的区别

    化学成分不同:钠电池中使用的正极材料是钠化合物,而锂电池中则使用锂化合物作为正极材料。相比之下,钠更为广泛且便宜,而锂较为稀缺和昂贵。   能量密度差异:钠电池的能量密度约为锂电池
    的头像 发表于 06-08 17:41 4315次阅读

    锂电池的未来发展趋势,快充技术在锂电池中的应用

    锂电池是一种新型的锂电池,它具有高温稳定性好、容量保持率高、充放电效率高等优点。锂电池的技术研究主要包括:正极材料的改进、负极材料的改进、电解质的改进等方面。 1、快充技术在
    的头像 发表于 04-01 11:07 1195次阅读
    <b class='flag-5'>锂电池</b>的未来发展趋势,快充技术在<b class='flag-5'>锂电池中</b>的应用

    电容电池锂电池能互换使用吗?

    电容电池锂电池能互换使用吗?13400的一个锂电容坏了,可以用18650的锂电池代替吗?
    发表于 03-31 11:33